No entanto, refere que estes “edifícios que continuam a ser utilizados estão agora a ser questionados em termos de eficiência energética” por não terem sido construídos de acordo com este princípio. Conforme apresentado por Japiassu (2019, p. 30), com a preocupação com a sustentabilidade ambiental atrelada às crises energéticas, “a busca pela integração de estratégias de eficiência energética [..]” tem se repetido, principalmente no ambiente construído.
Objetivos
Objetivo Geral
Objetivos Específicos
Problema
Justificativa
O uso eficiente da energia elétrica é uma das principais preocupações globais no contexto moderno e é perceptível que ainda são poucos os estudos que demonstram a contribuição de medidas de eficiência energética para o potencial de economia de energia em edificações de valor histórico no Brasil (ALVORECEM, 2019 ; JAPIASSU, 2019). Assim, conhecer o comportamento energético dos edifícios históricos torna-se o primeiro passo para reconhecer o potencial de poupança energética que neles existe e, consequentemente, desenvolver orientações para a sua eficiência energética.
Estrutura da Pesquisa
Além disso, é apresentado o tema desta pesquisa, eficiência energética, abordando seus principais conceitos e esclarecendo as principais dúvidas sobre sistemas solares fotovoltaicos. O terceiro capítulo discute a metodologia utilizada para alcançar os objetivos propostos neste estudo, incluindo as etapas metodológicas para cada etapa de seu desenvolvimento.
Patrimônio Cultural
Patrimônio Histórico Edificado
Para Choay (2006, p. 12), dentre os bens imensuráveis e heterogêneos do patrimônio histórico, os edifícios representam o exemplo. Segundo ela, “a arquitetura é a única ferramenta que temos para manter uma conexão com o passado, ao qual devemos nossa identidade e que faz parte do nosso ser” (CHOAY, 2006, p. 139).
Legislações e instrumentos de proteção
Em Belo Horizonte, o órgão municipal responsável pela proteção do patrimônio é a Diretoria de Patrimônio Cultural e o define como patrimônio cultural. 3 Introduzido pelo IPHAN a partir do Decreto nº. 407/2010, Relação do patrimônio cultural ferroviário, onde estão extintos os bens tombados do legado RFFSA.
Práticas de preservação
Como conservação, Carta de Burra (1980) apresenta “a manutenção da substância de uma mercadoria no estado e a desaceleração do processo pelo qual ela se degrada” (IPHAN, 2000, p. 1). Carta de Burra (1980) a apresenta como “restauração da substância de uma mercadoria em um estado anterior conhecido” (IPHAN, 2000, p. 1).
Sustentabilidade
Eficiência Energética
Numa altura em que estas questões são a tónica em várias áreas do conhecimento, a eficiência energética é um ponto de fundamental importância. Acrescenta que a eficiência energética é definida como uma “característica inerente à edificação que representa seu potencial de proporcionar conforto térmico, visual e acústico aos usuários com baixo consumo de energia” (LAMBERTS; DUTRA; PEREIRA, 2014, p. 5). Geller (apud ALVORCEM 2019, p. 42), por sua vez define que a eficiência energética é o “uso de menos energia para uma determinada tarefa”.
A eficiência energética está, portanto, relacionada à capacidade de redução do consumo de energia, conservação ambiental, segurança energética, redução de custos, expansão econômica e geração de empregos, sem comprometer o bem-estar do usuário (CGEE, 2017), e “constitui um recurso amplamente disponível recurso para atender às necessidades energéticas de forma competitiva e sustentável” (EPE, 2020, p. 5). Embora o termo “eficiência energética” englobe diversas ações voltadas para a redução do consumo de energia, também deve ser levado em consideração devido ao seu potencial de economia de energia (CGEE, 2017). Não é por acaso que tais propriedades qualificam a eficiência energética como uma alternativa fundamental no contexto da transição dos chamados sistemas energéticos de baixo carbono.
O conforto ambiental e a eficiência energética tornam-se, assim, os pressupostos do modelo de construção, inserido no contexto da sustentabilidade, de que é capaz. Segundo Alvorcem (2019, p. 42), “os edifícios históricos têm o potencial de contribuir para a eficiência energética dos edifícios, aliando memória e sustentabilidade, pois é uma forma de divulgar este tema e facilitar a aceitação por parte dos utilizadores”.
Sistema solar fotovoltaico
Além disso, também podem ser aplicados no processo de planejamento estratégico em “restauração arquitetônica e reabilitação patrimonial, onde o desenvolvimento de indicadores e padrões de sustentabilidade são ferramentas essenciais” (MOSQUEIRA et al., 2018, p. 66). Dois tipos de soluções fotovoltaicas podem ser usadas na arquitetura, comumente chamadas de Building Applied Photovoltaics (BAPV), que são sistemas instalados no topo do edifício; e Building Integrated Photovoltaics (BIPV), que são sistemas que são instalados na edificação de forma integrada, podendo inclusive substituir componentes convencionais (ZALAMÉA-LEON et al., 2018; ROSA, 2020). Estes estudos aplicam sistemas solares fotovoltaicos inovadores com o objetivo de melhorar a eficiência do sistema na geração de energia solar, a probabilidade de redução do uso de outras fontes de energia e a possibilidade de potencializar os atributos que conferem valor patrimonial ao edifício. BASSO et al., 2017; LUCCHI et al., 2022; THEBAULT et al., 2022).
Esses filmes também podem ser aplicados em outros materiais, como aço inoxidável ou base polimérica, ardósia, madeira e telhas (ZALAMEA-LÉON, 2017; SUDIMAC et al., 2020). Isso pode resultar em aumento dos custos operacionais e limitar a reutilização de painéis em outros contextos (LÓPEZ et al., 2021). Apesar da baixa eficiência (30%) em relação a algumas outras opções de painéis, essa abordagem oferece melhor adaptabilidade geométrica, menor impacto visual e melhor taxa de ocupação (ZALAMÉA-LÉON et al., 2017; MEDICI, 2021).
No entanto, os preços das telhas solares são 3,33 vezes maiores do que os painéis solares monocristalinos ou policristalinos comuns (ZALAMÉA-LÉON et al., 2017). Dessa forma, é possível adequar seu uso em edificações históricas, preservando a aparência dos materiais tradicionais (ROSA, 2020; SUDIMAC et al., 2020).
De Secretaria de Estado a Museu
Características Construtivas
O subsolo abriga hoje as salas de controle e painel, copa e vestiários para funcionários, salas de reunião, depósito e administração do espaço (Figura 11) (IPEHA, 2006). O pavimento térreo contém a recepção do museu, armários, lanchonete, midiateca, salas de ensino, salas de exposições permanentes, instalações sanitárias, jardim no pátio central e instalações para circulação vertical e horizontal (Figura 12) (IPEHA, 2006). O segundo andar abriga as salas de exposições permanentes e as salas de exposições temporárias, instalações sanitárias e as circulações vertical e horizontal (Figura 13), e o terceiro pavimento abriga as salas de exposições permanentes, instalações sanitárias e o auditório (Figura 14) (IPEHA, 2006)).
O sistema construtivo do trecho inicial (correspondente à primeira fase de construção - Figura 15) é composto por fundações e embasamento em alvenaria de pedras irregulares, com juntas preenchidas com argamassa, com tratamento de cantaria na parte externa (IPEHA, 2006). O piso do hall, vestíbulo e corredores laterais do térreo é composto por ladrilhos hidráulicos de diferentes geometrias e desenhos, enquanto o piso dos demais ambientes é de tábuas lisas, utilizando diferentes tipos de madeira (IPEHA, 2006). Os tetos do hall são de lona com pinturas decorativas, fixados a um suporte de madeira, enquanto os demais ambientes são de tábuas de madeira, com frisos e traçado geométrico, formando quadros com acabamento em pintura lisa (IPEHA, 2006).
A solução estrutural utilizada para suportar o rés-do-chão do anexo, realizado em 1908, difere da tipologia de todo o resto do edifício pela utilização de vigas de madeira. Quando a ampliação foi realizada em 1927, parte do térreo era feita de laje de concreto com armação mista em perfil metálico e concreto.
Caracterização climática de Belo Horizonte
A Figura 19 mostra o gráfico da radiação média mensal, que chega a 1930,20 kWh/m² ano, e a figura 20 mostra os valores GHI (Global Horizontal Radiation), com radiação média diária de 5,13 kWh/m² dia o que pode contribuir com a energia solar geração.
Pré-dimensionamento solar fotovoltaico
Análise de sombreamento
Pré-dimensionamento do sistema fotovoltaico on-grid
Os resultados mostram que, dependendo da área total disponível para instalação, seria possível instalar 152 módulos fotovoltaicos, com produção anual calculada em kWh/ano. Observe que os resultados obtidos da Equação 1 e Equação 2 são muito próximos dos resultados da ferramenta de pré-dimensionamento (0,80% de diferença encontrada), o que garante a confiabilidade da ferramenta. Com base nos dados recebidos da Administração do Memorial Minas Gerais Vale, o consumo anual do prédio, considerando o uso do museu, é de kWh/ano.
Este cenário permite assim produzir cerca de 49% das necessidades energéticas do edifício, o que representaria uma poupança significativa no valor da fatura de eletricidade do monumento.
Análise de viabilidade econômico-financeira
A análise da TIR utiliza a Equação 5, que leva em consideração o investimento inicial do projeto e o fluxo de caixa gerado durante o período de utilização do sistema, e compara o resultado com a taxa mínima de atratividade (MAR). O cálculo do payback descontado é feito pela Equação 6, utilizando como TMA o valor médio da SELIC dos últimos 5 anos. Para os cálculos corretos, foi utilizado o seguinte cenário (Anexo A): o valor kWh de R$ 0,61 (valor referente ao ano de 2022) com reajuste anual de 8,80% (valor refere-se ao último reajuste, assim que o dados relativos ao reajuste dos últimos anos não estão disponíveis no site da concessionária); uma taxa de manutenção anual de R$ R$ considerando o valor de 0,5% do custo inicial do sistema mais 11,45% ao ano, referente à taxa SELIC média.
19 Informações disponíveis em:
Entretanto, acredita-se que mesmo com tais valores, o cenário final ainda seria positivo em termos de investimentos.
Redução da pegada de carbono
Análise do impacto visual
O presente estudo avaliou a possibilidade de utilização de sistemas solares fotovoltaicos em edificações históricas, tendo como base o estudo de caso do prédio da antiga Secretaria de Estado da Fazenda, que atualmente abriga o Memorial Minas Gerais Vale, em Belo Horizonte - MG. Para o Memorial do Vale de Minas Gerais, acredita-se que o impacto seja baixo, pois a instalação proposta é para cobrir o edifício. Análise da relação entre patrimônio arquitetônico e eficiência energética em edificações históricas de Santa Maria, RS.
Disponível em: https://www.archdaily.com.br/br/976921/memorial-minas-gerais-estudio-arquitetura-plus-tetro-arquitetura. Pesquisa tecnológica no setor elétrico: evolução tecnológica nacional no segmento de eficiência energética. Disponível em: https://www.gov.br/compras/pt-br/agente-publico/logistica-publica-sustainable/materiais-de-apoio/biblioteca-digital/guia-pratico-de-eficiencia-.
Disponível em: https://www.neosolar.com.br/loja/placa-solar-fotovoltaica-595w-luxen-solar-series-5.html.
